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為回收利用廢釩催化劑（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘渣），科研人員研制了一種回收V₂O₅的新工藝，主要流程如圖。

已知：i.部分含釩物質(zhì)常溫下在水中的溶解性如下表所示：

物質(zhì) VOSO₄ V₂O₅ NH₄VO₃ （VO₂）₂SO₄

溶解性可溶難溶難溶易溶

ii.
VO
+
2
+2OH^-?
VO
-
3
+H₂O。
回答下列問題：
（1）用水浸泡廢釩催化劑，為了提高單位時間內(nèi)廢釩的浸出率，可以采取的措施為
粉碎廢釩
粉碎廢釩
、
粉碎廢釩、攪拌或適當(dāng)升溫
粉碎廢釩、攪拌或適當(dāng)升溫
（寫兩條）。
（2）濾液1和濾液2中含釩的主要物質(zhì)成分相同。在濾渣1中加入Na₂SO₃和過量H₂SO₄溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
V₂O₅+Na₂SO₃+2H₂SO₄=2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O
V₂O₅+Na₂SO₃+2H₂SO₄=2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O
。
（3）生成
VO
+
2
的反應(yīng)中消耗1molKClO₃時轉(zhuǎn)移6mol電子，該反應(yīng)的離子方程式為
6VO²⁺+
C
l
O
-
3
+3H₂O═6
VO
+
2
+Cl^-+6H⁺
6VO²⁺+
C
l
O
-
3
+3H₂O═6
VO
+
2
+Cl^-+6H⁺
。
（4）結(jié)合化學(xué)用語，用平衡移動原理解釋加入氨水的作用為
作用1：溶液中存在平衡：
VO
+
2
+2OH?
VO
-
3
+H₂O，加入氨水，使OH^-濃度增大，該平衡正移，從而使
VO
+
2
盡可能都轉(zhuǎn)化為
VO
-
3
；作用2：溶液中存在平衡：NH₄VO₃（s）?
NH
+
4
（aq）+
VO
-
3
（aq），加入氨水，使
NH
+
4
濃度增大，該平衡逆移，從而使NH₄VO₃盡可能沉淀析出
作用1：溶液中存在平衡：
VO
+
2
+2OH?
VO
-
3
+H₂O，加入氨水，使OH^-濃度增大，該平衡正移，從而使
VO
+
2
盡可能都轉(zhuǎn)化為
VO
-
3
；作用2：溶液中存在平衡：NH₄VO₃（s）?
NH
+
4
（aq）+
VO
-
3
（aq），加入氨水，使
NH
+
4
濃度增大，該平衡逆移，從而使NH₄VO₃盡可能沉淀析出
。
（5）最后釩以NH₄VO₃的形式沉淀出來。以沉釩率（NH₄VO₃沉淀中V的質(zhì)量和廢催化劑中V的質(zhì)量之比）表示該步反應(yīng)釩的回收率。請解釋如圖溫度超過80℃以后，沉釩率下降的可能原因是
原因1：溫度升高，NH₄VO₃溶解度增大，沉釩率下降；原因2：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，使
NH
+
4
濃度下降，沉釩率下降；原因3：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，使OH^-濃度下降，
VO
+
2
+2OH^-?
VO
-
3
+H₂O，該平衡逆移，導(dǎo)致
VO
-
3
濃度下降，沉釩率下降；原因4：平衡
VO
+
2
+2OH^-?
VO
-
3
+H₂O，正反應(yīng)可能是放熱反應(yīng)，溫度升高，該平衡逆移，導(dǎo)致
VO
-
3
濃度下降，沉釩率下降
原因1：溫度升高，NH₄VO₃溶解度增大，沉釩率下降；原因2：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，使
NH
+
4
濃度下降，沉釩率下降；原因3：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，使OH^-濃度下降，
VO
+
2
+2OH^-?
VO
-
3
+H₂O，該平衡逆移，導(dǎo)致
VO
-
3
濃度下降，沉釩率下降；原因4：平衡
VO
+
2
+2OH^-?
VO
-
3
+H₂O，正反應(yīng)可能是放熱反應(yīng)，溫度升高，該平衡逆移，導(dǎo)致
VO
-
3
濃度下降，沉釩率下降
（寫兩條）。

（6）測定產(chǎn)品中V₂O₅的純度稱取ag產(chǎn)品，先用硫酸溶解，得到（VO₂）₂SO₄溶液，再加入b₁mLc₁mol?L^-1H₂C₂O₄溶液（2
VO
+
2
+H₂C₂O₄+2H⁺═2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O），最后用c₂mol?L^-1KMnO₄溶液滴定過量的H₂C₂O₄至終點，消耗KMnO₄溶液的體積為b₂mL。已知
M
n
O
-
4
被還原為Mn²⁺，假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)。則產(chǎn)品中V₂O₅（摩爾質(zhì)量：182g?mol^-1）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是
182
（
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
）
1000
a
×100%
182
（
b
1
c
1
-
2
.
5
b
2
c
2
）
1000
a
×100%
（列出計算式）。

【考點】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用；探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量．

【答案】粉碎廢釩；粉碎廢釩、攪拌或適當(dāng)升溫；V₂O₅+Na₂SO₃+2H₂SO₄=2VOSO₄+Na₂SO₄+2H₂O；6VO²⁺+

+3H₂O═6

+Cl^-+6H⁺；作用1：溶液中存在平衡：

+2OH?

+H₂O，加入氨水，使OH^-濃度增大，該平衡正移，從而使

盡可能都轉(zhuǎn)化為

；作用2：溶液中存在平衡：NH₄VO₃（s）?

（aq）+

（aq），加入氨水，使

濃度增大，該平衡逆移，從而使NH₄VO₃盡可能沉淀析出；原因1：溫度升高，NH₄VO₃溶解度增大，沉釩率下降；原因2：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，使

濃度下降，沉釩率下降；原因3：溫度升高，氨水受熱分解逸出溶液，使OH^-濃度下降，

+2OH^-?

+H₂O，該平衡逆移，導(dǎo)致

濃度下降，沉釩率下降；原因4：平衡

+2OH^-?

+H₂O，正反應(yīng)可能是放熱反應(yīng)，溫度升高，該平衡逆移，導(dǎo)致

濃度下降，沉釩率下降；

182

（

）

1000

×100%

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：97引用：2難度：0.3

相似題

1．為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（Fe主要以Fe₂O₃存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO₄（反應(yīng)條件略）。

活化硫鐵礦還原Fe³⁺的主要反應(yīng)為：FeS₂+7Fe₂（SO₄）₃+8H₂O=15FeSO₄+8H₂SO₄，不考慮其它反應(yīng)，請回答下列問題：
（1）第Ⅰ步H₂SO₄與Fe₂O₃反應(yīng)的離子方程式是

。
（2）檢驗第Ⅱ步中Fe³⁺是否完全被還原，應(yīng)選擇

（填字母編號）。
A．KMnO₄溶液 B．KCl溶液 C．KSCN 溶液
（3）第Ⅲ步加FeCO₃調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH到5.2，此時Fe²⁺不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡，通入空氣引起溶液pH降低的原因是

。
（4）FeSO₄可轉(zhuǎn)化為FeCO₃，F(xiàn)eCO₃在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。
已知25℃，101kPa時：
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=-1648kJ/mol
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ/mol
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ/mol
FeCO₃在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe₂O₃的熱化學(xué)方程式是

。
（5）FeSO₄在一定條件下可制得FeS₂（二硫化亞鐵）納米材料，該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4Li+FeS₂=Fe+2Li₂S，正極反應(yīng)式是

（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe₂O₃，其含量為50%，將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其它雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計，按上述流程，第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO₃

kg。
發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：495引用：3難度：0.3
解析
2．為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe₂O₃存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO₄（反應(yīng)條件略）。

活化硫鐵礦還原Fe³⁺的主要反應(yīng)為FeS₂+7Fe₂（SO₄）₃+8H₂O═15FeSO₄+8H₂SO₄，不考慮其他反應(yīng)，請回答下列問題：
（1）第Ⅰ步H₂SO₄與Fe₂O₃反應(yīng)的離子方程式是

。
（2）檢驗第Ⅱ步中Fe³⁺是否完全還原，應(yīng)選擇

（填字母編號）。
A．KMnO₄溶液B．K₃[Fe（CN）₆]溶液C．KSCN溶液
（3）第Ⅲ步加FeCO₃調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5．2，此時Fe²⁺不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是

。
（4）FeSO₄可轉(zhuǎn)化為FeCO₃，F(xiàn)eCO₃在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料，已知25℃，101kPa時：
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=-1 648kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ?mol^-1
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1 480kJ?mol^-1FeCO₃在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe₂O₃的熱化學(xué)方程式是

。
（5）FeSO₄在一定條件下可制得FeS₂（二硫化亞鐵）納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4Li+FeS₂═Fe+2Li₂S，正極反應(yīng)式是

。
（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe₂O₃，其含量為50%．將akg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程，第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO₃

kg.（不需計算，寫出表達(dá)式即可）
發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：28引用：2難度：0.5
解析
3．四氧化三錳用于電子工業(yè)生產(chǎn)軟磁鐵氧體，用作電子計算機中存儲信息的磁芯。以工業(yè)硫酸錳為原料（含有少量CaO、MgO、Ca（OH）₂等物質(zhì)）制備Mn₃O₄的工藝流程如圖：

已知：①氧化時鼓入空氣使溶液的電位迅速上升；
②四氧化三錳中錳的化合價與四氧化三鐵中鐵的化合價類似。
回答下列問題：
（1）為提高“溶解”效率，可采取的措施有

。
（2）濾渣的主要成分是

。
（3）氧化時，生成Mn₃O₄的離子方程式為

產(chǎn)生氨氣以回收利用。
（4）向母液可加入

。
A.CaO
B.稀氫氧化鈉溶液
C.氫氧化鈣固體
D.（NH₄）₂CO₃
（5）通過對上述“氧化”工藝進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及資料分析可知溶液電位與pH等關(guān)系如圖所示

氧化時N₂H₄?H₂O的作用是

。
（6）四氧化三錳的其他制法：
①熱還原法：
在甲烷氣體存在下，將Mn₂O₃還原成Mn₃O₄的化學(xué)方程式為

。
②電解法：
利用電解原理，制備四氧化三錳裝置如圖所示。（電極材料均為惰性電極，＜代表電子流向）

電源正極為

（填“a”或“b”），陽極的電極反應(yīng)式為

。
發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：14引用：1難度：0.6
解析

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物質(zhì)	VOSO₄	V₂O₅	NH₄VO₃	（VO₂）₂SO₄
溶解性	可溶	難溶	難溶	易溶